數(shù)字技術(shù)控制步進(jìn)電機(jī)的回零抖動控制

1、 數(shù)字技術(shù)控制步進(jìn)電機(jī)的回零抖動控制 Digital Technology Control of the Stepper Motor Back Zero Jitter Control CHEN Xiaochun， WANG Feng SipingScience Technology Market Management Office ， Siping 136000 ， Jilin Province In rotating torque smaller stepper motor all kinds of pointer type instrument pointer to zero in det

2、ecting， conventional step-motor return zero way， in return to zero when they encounter block needle ， resulting in a pointer jitter ， also produce larger noise. Stepping motor of two groups of coil alternate electricity， when a signal is alternant instantly ， the electric field ， magnetic field coil

3、 can produce role in driving the coil in the stop will generate a reverse the induction emf ， after electrify stability will disappear. Whenthe pointer encounter block needle ，reverse emf will be bigger ，so through calculation can judge whether back to zero in a pointer to reduce jitter and noise. K

4、eywords stepping motor ；return zero ； examination wobble 0 引言 步進(jìn)電機(jī)由于其輸出控制特性， 使其越來越多地應(yīng)用在各類 指示儀表的驅(qū)動上， 尤其是在汽車儀表上目前基本上全部采用采 用步進(jìn)電機(jī)作為儀表指針的控制和驅(qū)動。 本文主要針對汽車儀表 應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)在使用過程中，指針回零后如何控制指針的抖動， 而進(jìn)行專門研究。 通過本研究方法適用于應(yīng)用轉(zhuǎn)動力矩較小的步 進(jìn)馬達(dá)的各類指針式儀表的指針回零控制。 1 應(yīng)用背景技術(shù) 儀表在運(yùn)輸時， 由于步進(jìn)電機(jī)沒有保持力矩， 運(yùn)輸過程中的 震動很容易導(dǎo)致儀表指針出現(xiàn)離開零位的現(xiàn)象， 因此在儀表通過 長途運(yùn)

5、輸?shù)窖b配時， 就必須在裝配上電時自動找回零位。 以往的 回零方式是強(qiáng)制馬達(dá)回轉(zhuǎn) 300度，但馬達(dá)的行程一般為 270 度， 當(dāng)指針回到零位時會碰到擋針， 這時會產(chǎn)生指針抖動、 噪聲較大 等現(xiàn)象。本文就是通過使用數(shù)字化的回零檢測方法有效地改善指 針的回零效果， 使指針在可靠回零的同時， 最大程度地降低抖動 和運(yùn)行噪音。 2 控制原理 通常步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方式有兩種， 分步方式和微步方式。 分 步方式力矩小，步距較大，在回零過程中，如果碰到擋針會產(chǎn)生 比較大的噪音。 從圖 1可以看到， 通過線圈的信號是如何轉(zhuǎn)動馬達(dá)軸的。 馬 達(dá)每走一步，信號都將保持 90度。分別在SIGNAL A的a+端， SIG

6、NAL B的 b+端，SIGNAL A的 a-端，SIGNAL B 的 b-端依次加 電，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子就可以順時針旋轉(zhuǎn)了， 同時帶動馬達(dá)的軸轉(zhuǎn) 動。 圖1 步進(jìn)馬達(dá)工作原理 當(dāng)SIGNALA和SIGNALB信號交替的瞬間，根據(jù)電磁感應(yīng)原 理，通電的線圈會產(chǎn)生磁場， 磁場作用在停止驅(qū)動的線圈中會產(chǎn) 生一個反向的感應(yīng)電動勢， 當(dāng)通電穩(wěn)定后就會消失， 因此這是一 個振蕩的信號，如圖 2 所示。 圖2 分布方式產(chǎn)生的反方向電動勢 但是如果步進(jìn)電機(jī)在回零過程中碰到擋釘， 則會在通電線圈 上產(chǎn)生比信號交替更大的振蕩信號，如圖 3 所示。因此，可以通 過積分的方式計算振蕩部分的和分量，圖中 t1 為步進(jìn)電

7、機(jī)正常 分布回零時的波形， 信號交替后產(chǎn)生振蕩信號， 通過積分計算此 時的振蕩波形的和分量為一個閾值 S， t2 為步進(jìn)電機(jī)回到零位 碰到擋釘后的波形， 如果這時我們不能使步進(jìn)馬達(dá)停止， 則會產(chǎn) 生較大的振蕩波形， 如圖 3 中波動信號所示。 通過積分計算此時 的和分量為S1,因此只需判斷S1是否大于S就可以判斷步進(jìn)馬 達(dá)是否回到零點(diǎn)。 圖3 信號交替產(chǎn)生震蕩信號與讀轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振蕩信號對比 通過MCU對振蕩信號進(jìn)行采樣，并通過軟件去計算振蕩信號 的和分量就可以判斷步進(jìn)馬達(dá)是否已經(jīng)回到零點(diǎn)， 如判定回到零 件，馬上輸出截止信號從而使馬達(dá)停轉(zhuǎn)， 消除指針抖動及產(chǎn)生的 噪音。圖4為步進(jìn)電機(jī)與 MCI的接口電路，MCU采用NEC的 UPD0822芯片本身集成 A/D模塊和電機(jī)驅(qū)動，P140-P143為馬 達(dá)驅(qū)動引腳，A/D1-A/D4為AD采集口。 圖4步進(jìn)馬達(dá)與MCU接 口電路 3 結(jié)論 采用此種通過微處理器芯片數(shù)字化的控制方式回零， 可以在 保證有效回零的同時， 降低回零噪音， 減小回零抖動和指針回彈 的現(xiàn)象。 通過在不同的實(shí)際產(chǎn)品上的應(yīng)用， 本文所述方法控制的 步進(jìn)電機(jī)回零件檢測和制動， 完全可消除步進(jìn)電機(jī)回零時的指針 抖動和噪音現(xiàn)象， 滿足了不同使用環(huán)境下產(chǎn)生的步進(jìn)電機(jī)指針偏 離零位后的上電平穩(wěn)回零的要求。 參考資料 1 關(guān)保國，鐘偉弘 . 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動及微